授予Slocum的美国专利第5,931,048号(其全部启示内容以引用的方式 结合至本文中)描述了一种测试头定位器或操作器，其包括用于固持测试头的 支架(′048的图6)。在此支架内的机构允许测试头在进出(In-Out)、上下仰 俯(Nod Up-Down)和角向(Theta)方向(在′048之图2中界定)左右移动。(仰 俯运动(nod motion)在文献和本文中的其它地方可能被称作纵摇(pitch)或 翻滚(tumble)，角向运动(theta motion)在文献和本文中的其它地方可能被 称作偏摇运动(yaw motion))。测试头的两侧中的每一侧耦接至两个支架臂中 的一者上。电动化致动器(motorized actuator)设于两个支架臂中每一者中 以使该臂的测试头联轴节(coupling)沿着该臂线性移动。若两个致动器在相 同方向移动其各别的联轴节，则达成进出运动。若两个致动器在相反方向移 动其各别的联轴节，则达成角向左右运动。马达驱动致动器(motor driven actuator)包括离合器机构(clutch mechanism)。在离合器脱离时，可施加相 对较小的外力以相对于支架而略微移动测试头。此提供顺应性(compliance) 来使得测试头对接装置(test head dock)能够相关于测试周边(test peripheral)(诸如，包装保持器或晶圆探针)精细地定位该测试头。此为相对 复杂和昂贵的解决方案，因为其需要电磁元件和控制器来协调(coordinate) 两个致动器的运动。′048专利还确认将测试头连接至主机(mainframe)的缆 线的处理(handling)是较为困难的并且使测试头的平稳定位变得复杂。由于 包括更多的导体(conductor)、用于冷却的导气管和用于输送冷却液的软管和 管道，使得缆线变得越来越大和难用，此问题变得愈加困难。

在一示范性实施例中，支架包括由使用单个致动器的角向运动，单个致 动器可为手动摇杆(manual crank)或把手(handle)，或其可为电动的。
在本发明的一个方面，提供一种用于支撑负载的支架系统。支架系统包 括第一臂，其带有第一输送架总成，可沿着该臂而轴向地调整该第一输送架 总成；第二臂，其与第一臂相对，第二臂带有第二输送架总成，可沿着该臂 而轴向地调整该第二输送架总成。一致动器与第一输送架总成和第二输送架 总成相关联且经组态使得致动器的致动造成第一输送架总成和第二输送架总 成沿相反方向而轴向地移动。
在另一示范性实施例中，在支架内提供整合的被动角向/翻滚运动 (integrated driven theta/tumble motion)，包括在角向、翻滚和进出自由 度方面的顺应性。
另一示范性实施例提供一种缆线保持机制。在本发明的一个方面，缆线 支撑系统包括支撑柱和由该支撑柱所支撑的一或多个系绳并且可经组态使得 至少一个系绳经组态在与测试头移动相同方向或相反方向以一常数乘以测试 头移动速率的速率移动其所支撑的缆线，其中该常数大于一、等于一或小于 一。
附图说明
图1A和1B是总测试系统的三维视图。
图2A和图2B是结合本发明示范性实施例的测试头支架的三维视图，其 包括附着至支架的座标系统(coordinate system)。
图3A和图3B是包含于支架内的机构的三维视图，其中隐藏了支架侧和 其它支架机构。
图4A是支架的部分分解等角视图。
图4B是图4A中的某些元件的更详细视图。
图4C是在图4A中隐藏的某些元件的分解的三维视图。
图5是角向驱动单元和包括翻滚齿轮箱的相关联设备的分解的三维视 图。
图6是与翻滚驱动致动器组合的角向驱动致动器的三维视图。
图7是安装到支架的一个臂上的图6所示的机构的三维视图。
图8A和图8B是包括翻滚运动挡块的角向/翻滚安装总成的两个三维视 图。
图8C和图8D是在图8A和图8B中所示出的总成的两个分解图。
图8E是在图8A和图8B中所示出的总成的一部分的正视图。
图9A和图9B是包括翻滚驱动齿轮箱的角向/翻滚安装总成的两个三维视 图。
图9C和图9D是在图9A和图9B中所示出的总成的两个分解图。
图10A是耦接到支架臂的内部的图8A和图8B的设备的三维视图。
图10B是从图10A得到的，示出了滑动地附着至安装架的角向输送架。
图10C是图10B的部分分解图。
图11A是翻滚驱动齿轮箱的三维视图。
图11B是在图11A中的设备的部分分解图。
图12A是界定图12B中所提供的剖视图的图11A所示设备的侧视图。
图12B是在图12A中所界定的剖视图。
图13A是支架臂的内部的三维视图，翻滚驱动设备位于支架臂中。
图13B是图13A的部分分解图。
图14A是角向输送架延伸总成的三维视图，其包括翻滚驱动设备且其包 括于图13A和图13B所示的视图中。
图14B是图14A所示装备的另一视图(alternate view)。
图15A是在图13A和图13B中所示支架臂的内部的三维视图，其中移除 了图14A的装备。
图15B是取自图15A的特写以说明角向限制设备(theta limit apparatus)。
图15C是角向限制模块(theta limit block)的三维视图。
图16是具有单个角向驱动把手的另一支架。
图17A和图17B是结合本发明的替代示范性实施例的测试头支架的三维 视图。
图17C是图17A和图17B的测试头支架的支架臂中的一者的一部分的更 详细的视图。
图17D是示出图17A和17B的实施例的角向驱动把手与输送架总成之间 的连接的三维视图，其中为了清楚起见移除了支架结构。
图18A是图17A和17B的实施例之输送架总成的三维视图。
图18B是图18A的输送架总成的分解三维视图。
图18C是图18A的输送架总成的端视图。
图19A是图17A和图17B的实施例的另一输送架总成的三维视图。
图19B至图19D是自不同视角和以不同分解程度的图19A的输送架总成 的分解的三维视图。
图19E是图19A的输送架总成的平面图。
图19F是图19A的输送架总成的端视图。
图19G是图19A的输送架总成的侧部支撑总成的分解的三维视图。
图19H提供图19A的输送架总成的螺纹压缩嵌件的三维视图。
图19I是图19A的输送架总成的控制和顺应性设备的截面图。
图19J提供图18A和图19A的输送架总成的阶梯翻滚轴的三维视图。
图20A和图20B是结合本发明的替代示范性实施例的测试头支架的三维 视图。
图20C是图20A和图20B的测试头支架的支架臂中一者的一部分的更详 细的视图。
图21A是沿着图20B的线21A-21A所截取的截面图。
图21B以透视图示出图21A的截面。
图22是示出图20A和图20B的实施例的角向驱动把手与输送架总成之间 的连接的三维视图，其中为了清楚起见从视图移除了支架结构。
图22A是图22的一部分的更详细的视图。
图23是图22的输送架总成的滑环模块的三维视图。
图24是图22的输送架总成的圆柱形螺母的三维视图。
图25和图25A分别对应于图22和图22A，但切除了滑环模块的部分。
图26是包括将测试头耦接到箱体(cabinet)的缆线的测试系统的透视 图。
图27是用于测试系统(诸如图26所示的测试系统)的缆线支撑设备的示 范性实施例的示意图。
图28是缆线支撑系统的替代示范性实施例的示意图。
图29A至图29D是替代缆线支撑机构的四种示意图，每一者具有不同的 支撑特征。
图30是包括将测试头耦接到箱体的缆线的替代测试系统的透视图。
图31是图30的测试头系统的后部透视图。
图32是用于测试系统(诸如图30所示的测试系统)的缆线支撑设备的示 范性实施例的示意图。
图33A至图33E是替代缆线支撑机构的示意图，每一者具有不同的支撑 特征。

图1A和图1B示出根据本发明的示范性实施例的测试头定位器(或操作 器)100。定位器100包括基座115和柱130。柱130允许测试头110上下移 动以进行垂直移动。臂单元140通过示范性机构(其将在下文中描述)而沿着 柱130上下移动。臂单元140可提供以各种自由度(其亦将在下文中描述)的 运动。支架200耦接至臂单元140，其具有两个臂290a和290b。测试头110 能够在支架200内以各种自由度移动。现将描述在支架200内所允许的各种 自由度。
在共同待决的PCT国际专利申请案第PCT/US2008/002134号中更详细地 描述了测试头操作器100，该专利申请案以引用的方式结合到本文中。
图2A和图2B提供支架200的两个透视图。支架臂290a和290b包括使 操纵者能够旋转把手270a、270b和280a、280b造成测试头以两个自由度相 对于支架而移动(其将被称作“操纵者控制运动”或“操纵者驱动运动”)的机 构。该机构还允许测试头相对于支架以三个自由度之顺应运动(或顺应性)。 顺应性可被定义为将物件置放于可利用相对较小的外力使其移动的状态(有 时被称作“实质上失重”)。图2A和图2B包括座标系统10，其可被认为附着至 支架200使得XZ平面平行于支架臂290a和290b所界定的平面。绕X轴线之 旋转可被称作翻滚运动(角向X)且等效于′048专利中的俯仰(Nod)运动。而 且，绕Y轴线的旋转可被称作偏摇或“角向”运动(角向Y)且等效于′048专利 中所界定的角向运动。最后，座标系统10的Z轴线平行于支架臂290A和290B 且对应于‘048的进出轴线。
可向支架200内的测试头110提供的示范性操纵者驱动运动可包括翻滚 运动(角向x)和偏摇或“角向”运动(角向y)。顺应运动或顺应性提供于支架内 且包括翻滚(角向X)、偏摇(角向Y)和进出(线性Z)。
现将提供包括于支架200中的主要元件和其相互作用的概述。虽然操纵 者驱动运动被描述为由操纵者旋转把手而达成，但对于彼等本领域技术人员 将显而易见，可用机电致动器、气动致动器或其它类型之致动器连同适当控 制器一起来替代。
参看图2A和2B，提供侧部支撑物740a和740b且分别由输送架总成751a 和751b耦接至支架臂290a和290b。如在图1A和1B中可见，可使用诸如螺 钉的适当紧固件将测试头110附着至侧部支撑物740a和740b。侧部支撑物 740a和740b安装到输送架总成751a和751b上使得每一者可绕各别的轴线 202a和202b而枢转大约正负五度(或更少)，轴线202a和202b平行于支架 200’的Y轴线并且近似穿过其各别的支架臂290a或290b。而且，设计侧部 支撑物740a和740b使得其绕共用翻滚轴线201旋转至少大约90度，共用翻 滚轴线201在平行于XZ平面之平面中且在平行于X轴线正负五度(或更少) 的范围内。较佳地，附着该测试头100，使得沿着侧部支撑物740a和740b 的共用旋转轴线(轴线201)延伸的直线近似穿过其重心。
输送架总成751b包括齿轮箱750，齿轮箱750由定时(timing)皮带1980 和其它设备(将在下文中描述)而耦接至翻滚驱动把手280a和280b。驱动把 手280a和280b由共用轴直接互相耦接。任一把手280a或280b的旋转造成 轴和另一把手的旋转。任一把手280a或280b的旋转被传输至齿轮箱750， 造成侧部支撑物740b绕先前所述的翻滚轴线201而旋转。由于侧部支撑物 740b被固定至测试头110上，测试头110相应地绕翻滚轴线201旋转。输送 架总成751a不包括齿轮单元。而侧部支撑物740a利用轴承耦接至输送架总 成751a使得允许其绕轴线201自由旋转。因此，在测试头110绕轴线201旋 转时，侧部支承物740a随其自由旋转。齿轮箱750包括允许测试头110响应 于相对较小外力而绕轴线201略微旋转的构件(将在下文描述)，因此提供翻 滚旋转的顺应性。输送架总成751a包括挡块(stops)，其用于限制翻滚运动 于一预定范围(诸如大约90度)内。
输送架总成751a和751b分别刚性地耦接到输送架延伸部分(carriage extension)730a和730b。输送架总成751a和751b分别滑动地安装于支架臂 290a和290b的内部，使得输送架总成751a和751b可在“进出”或Z轴线方向 进行前后线性移动。应了解输送架延伸部分730a和730b随着其各别的输送 架总成751a和751b而移动。轴250a和250b分别耦接至角向驱动把手270a 和270b以允许操纵者前后移动输送架总成751a和751b。轴250a的顺时针 旋转(从把手270a来观察)造成输送架总成751a在“出”方向滑动，且轴250a 的逆时针旋转造成输送架总成751a在“进”方向移动。同样，轴250b的顺时 针旋转(从把手270b来观察)造成输送架总成751b在“出”方向滑动且轴250b 的逆时针旋转造成输送架总成751b在“进”方向移动。轴250a和250b由皮带 222而彼此耦接，使得轴250a和250b中的一者的旋转造成轴250a和250b 中另一者的旋转。由于皮带222形成8字形，因此轴250a和250b在相反的 方向旋转。因此，任一把手270a或270b的旋转造成输送架总成751a和751b 中一者在“进”方向移动而另一者移动“出”。因此，轴线201可在平行于XZ平 面的平面中旋转，此赋予测试头110角向或偏摇运动。由于分别允许侧部支 撑物740a和740b绕轴线202a和202b旋转，此运动并不受到抑制。轴250a 和250b与其各别的输送架总成751a和751b之间的连接结合了将在下文描述 的机构，此机构允许输送架总成751a和751b分别相对于轴250a和250b而 顺应地移动。此使得测试头110能够以“角向”(偏摇)和“进出”自由度而顺应 地移动。
现在已经提供了简要概述，将转至对示范性实施例的更详细的描述。
参看图3A与图3B和图4A与图4B，通过耦接至(例如)支架200的各种 元件而允许偏摇。在图4A中，示出了支架200。在图3A和图3B中，隐藏了 支架200的外部结构。通过轴250a和/或250b的旋转而达成偏摇运动。如图 3A和图3B所示，轴250a和250b耦接在一起使得一者的旋转造成另一者的 旋转，且反之亦然。此外，为了造成测试头110的偏摇运动，需要轴250a、 250b中的一者在一个方向的旋转造成轴250a、250b中的另一者在相反方向 的旋转。换言之，若轴250a在第一方向中旋转，则需要轴250a的旋转造成 轴250b在与第一方向相反的第二方向中旋转。同样，如果轴250b在第一方 向中旋转，则需要轴250b的旋转造成轴250a在与第一方向相反的第二方向 中旋转。
使用耦接总成(例如皮带222)来达成轴中的一者的旋转造成轴的另一者 在相反方向旋转的性能。如图4A所示，皮带222绕滑轮610a和滑轮610b旋 转。而且，如图4A所示，在皮带222于滑轮610a和滑轮610b之间行进时皮 带22自身“交叉移动”，形成8字形。如图3A和图3B中还示出，通过使用滑 轮221b、221c、501b、501c、501f、501g、221f和221g，缆线222维持于 沿着支架200内部的路径中。皮带222由橡胶化材料形成且具有圆形截面。 因此，存在充足的摩擦使得一个轴轻易地驱动另一个轴。另外，购买皮带以 作为标准长度物品，且当安装皮带时其可能会略微伸展，设计其在支架200 内的路径使得其可在无需任何张力调整的情况下滑移或“按扣(snap)”到适当 位置。
滑轮221b、221c、501b、501c、501f、501g、221f和221g为空转滑轮 (idler pulley)，其在皮带沿着其路径移动时自由旋转。滑轮501b、501c、 501f和501g通过本领域技术人员所了解的机构只是在附着至支架200的内 表面的轴上旋转。滑轮221b、221c、221f和221g固持在各别的滑轮支座的 上方和下方的位置，也是本领域技术人员所了解的。
角向驱动把手270a和270b可利用适当构件(诸如键)分别耦接到轴250a、 250b以便于轴250a和250b的旋转。如图所示，例如，在图4B和图4C中， 轴250a延伸穿过滑轮610a中的开口，开口包括键槽(key slot)611a。键615a 插入至轴250a中的开口614a中。键615a接合滑轮610a的键槽611a。轴250a 包括肩部618a，抵靠肩部618a而置放有滑轮610a。因此，在滑轮610a安装 到轴250a上时，滑轮610a并不越过肩部618a而移动。此外，由于包括键 615a，因此轴250a的旋转造成滑轮610a的旋转。此外，滑轮610b包括与滑 轮610a的键槽布置类似的键槽布置，且轴250b包括类似于包括于轴250a中 的肩部618a和键615a的肩部和键。因此，轴250b的旋转导致滑轮610b的 旋转。此外，如上文所解释，由于皮带222的作用，滑轮610a的旋转造成滑 轮610b的旋转。同样，滑轮610b的旋转造成滑轮610a的旋转。
由于皮带222自身交叉移动(如图所示)，在滑轮610a在一个方向旋转时， 滑轮610b在与滑轮610a的方向相反的方向中旋转且反之亦然。
如图4A所示，轴250a延伸穿过支架200中的开口690a。同样，轴250b 延伸穿过支架200中的开口690b。
亦参看图3B，轴250a延伸穿过轴台(pillow block)630a中的开口。轴 台630a附着至支架200的侧部290a(在图3A中未示出)的内壁上。空转的滑 轮221b和221c安装到滑轮支座631a上，而滑轮支座631a附着至轴台630a 上。适当的轴承可位于滑轮610a与轴台630a之间。因此轴250a延伸穿过轴 台630a直至其到达联轴节(shaft coupling)255a。因此轴250a被插入至联 轴节255a的一端。螺纹部件260a被插入至联轴节255a的另一端内。联轴节 255a夹紧插入其内的螺纹部件260a和轴250a的相应端部使得螺纹部件260a 随着轴250a的旋转而旋转。螺纹部件260a被拧到圆柱形螺母 (cylindrically-shaped nut)702A上，圆柱形螺母702A刚性地附着至圆柱 形螺母延伸部分(cylindrically-shaped nut extension)704a上。
下面参看图4C来描述轴250a与轴台630a之间的关系。此情形对于轴 250b和其轴台630b相同；因此无需重复该信息。如先前所述，滑轮610a用 键固定至轴250a上并且邻接着轴肩部618a。滑轮610a不可移动超过肩部 618a。滚珠轴承621a和622a装配到轴台630a中的圆形开口625a内。轴250a 由滚珠轴承621a和622a接纳，因此当经组装时，轴部分626a位于轴台630a 内并且可在其内自由旋转。止推轴承628a可装配至轴250a上并且位于轴台 630a与滑轮610a之间。固定环(Retaining ring)631a装配到轴250a中的周 向槽633a内。滑轮610a和止推轴承628a防止轴250a在“出”方向移动；固 定夹(retaining clip)631a防止轴250b在“进”方向移动。因此，当经组装时， 轴250a可在轴台630a内自由旋转但受到约束使得其不可在平行于Z轴线的 “进出”方向移动。
下面参看图5、图6和图7，其更详细地示出了支架200的臂290b内的 结构。自图2B移除输送架延伸部分730b而形成图7。自图7移除臂结构290b 和各种其它设备而形成图6。图5是包括角向输送架延伸部分730b、角向输 送架总成751b和其到螺纹部件260b的联轴节的子总成(subassembly)的分解 图。在图5中的视图是自内部支架侧290b朝向输送架延伸部分730b的内部 观察图。
参看图5、图6和图7并且结合图2A和图3A，轴250b延伸穿过支架200 的臂290B中的开口690。然后，轴250b延伸穿过轴台630b(其亦固定至支架 200的臂290b的内壁上)中的开口。包括轴250b、轴台630b和滑轮610b的 总成与先前关于轴250a所述的相同。止推(thrust)轴承、滚珠轴承和固定夹 皆如先前所述进行使用。轴250b被插入至联轴节255b的一端内。螺纹部件 260b自联轴节255b的相对端延伸。
螺纹部件260b延伸至圆柱形螺母702b的螺纹开口内。螺纹部件260b在 图5中被示出在螺母702b的右部。在螺纹部件260b相对于螺母702b而旋转 时，螺母702b可沿着螺纹部件260b线性移动。螺母702b由螺钉1704而刚 性地耦接至轴704b。以此方式，在螺母702b线性移动时，轴704b随着螺母 702b而移动。螺母702b和轴704b界定一转换总成的一部分，该转换总成将 旋转运动转换成轴向线性运动。在此描述了具体的转换总成，而关于其它实 施例描述了类似的转换总成。
螺纹部件260b在轴704b内延伸。因此，螺纹部件260b在轴704b内进 出移动。实际上，螺母702b和轴704b的组合包括延伸的螺母(extended nut)。 轴704b包括刚性地安装至其上的延伸部件706b。在一示范性实施例中，延 伸部件706b和轴704b可自单件金属被机械加工而成。延伸部件706b的终端 可包括螺纹端部708b。延伸部件706b和螺纹延伸端部708b延伸穿过弹簧 710b、L托座712b中的开口和弹簧714b。然后，螺纹延伸部分708b被拧入 防旋转模块(anti-rotation block)716b使得一部分延伸超过防旋转模块 716b。螺纹延伸部分708b的端部穿过平垫圈718b。然后将六角螺母720b拧 到螺纹延伸部分708b上并且抵靠于平垫圈718b和防旋转模块716b而拧紧。 防旋转模块716并不附着至输送架延伸部分730b上。而是其大小和形状使得 其可轻易地沿着输送架延伸部分730b内部滑动而不旋转。因此，输送架延伸 部分730b可相对于轴704b和延伸部件706b线性移动而在轴250b旋转时防 止轴704b和延伸部件706b旋转。
L托座712b刚性地安装到输送架延伸部分730b上。因此，在轴704b移 动时，输送架延伸部分730b随着其移动。此外，弹簧710b和714b界定一种 偏压总成，其用于向输送架延伸部分730b提供顺应性。顺应性可被定义为将 物件置于可利用相对较小的外力使其移动的状态。在此特定情形中，弹簧 710b、714b所提供的顺应性允许输送架延伸部分730b具有少量的“摆动”余地 (room)。因此，输送架延伸部分730b(和耦接至输送架延伸部分730b的任何 部件)可容易地移动较小距离但不使轴250a、250b旋转。如将在下文中所解 释者，测试头110耦接至输送架延伸部分730b并且随着输送架延伸部分730b 而移动。因此，由于弹簧710b、714b所提供的顺应性，可由简单地推动或拉 动测试头110来移动测试头110一较小距离。当测试头与测试周边(诸如探针 或包装保持器)对接在一起时此特点是特别合乎需要的。有时，使轴250b旋 转后，测试头110可能与其所要对接的测试周边略微不对准。弹簧710b、714b 所提供的顺应性允许对接机构或操纵者移动测试头110以解决测试头110与 测试周边之间的微小不对准。
简要总结，角向驱动把手270b的旋转造成轴250b和螺纹部件260b的旋 转。轴250b安装于轴台630b中使得其可自由旋转但并不能线性移动。螺母 702b通过轴704b而耦接至防旋转模块716b且因此防止了旋转的进行。螺纹 部件260b拧到螺母702b内且延伸到轴704b中的开口内。因此，在把手270b 旋转时，螺母702b沿着螺纹部件260b而线性移动。角托座712b刚性地附着 至输送架延伸部分730b上。轴延伸部分706b由弹簧710b和714b而将轴704b 耦接至角托座712b。因此，在螺母702b和轴704b线性移动时，促动输送架 延伸部分730b随其线性移动。然而，当螺母702b维持在固定位置时，足以 克服弹簧710b和714b的力的外力亦可线性地移动延伸该输送架730b，以提 供顺应性。
再次参看图3B，可见角向驱动把手270a耦接至输送架延伸部分730a， 耦接方式如同上文刚详述的关于角向驱动把手270b至输送架延伸部分730b 的耦接方式。因此，把手270a的旋转造成输送架延伸部分730a的线性运动。 另外，在轴704a和轴延伸部分706a由弹簧710a和714a而耦接至输送架延 伸部分730a时，亦向输送架延伸部分730a提供线性顺应性。
在示范性实施例中，螺纹部件260a和260b具有右旋螺纹。注意到皮带 222经布置使得螺纹部件260a和260b中的一者在第一方向的旋转造成另一 者在相反方向旋转。因此，使任一角向驱动把手270a或270b旋转将造成输 送架延伸部分730a和730b在相反方向线性移动。特定而言，若认为“出”方 向朝向支架200的闭合端且“进”方向朝向开口端，则角向驱动把手270b在顺 时针方向(如自支架200的开口端所观察)的旋转造成输送架延伸部分730b在 “进”方向移动和输送架延伸部分730a在“出”方向移动。实际上，仅需要两个 角向驱动把手270a和270b中的一者。可根据特定应用以最适合的情况来安 装一个把手或另一个把手或两个把手。(然而，应注意的是，若螺纹部件260a 和260b中的一者是右旋螺纹且螺纹部件260a和260b中另一者是左旋螺纹， 则当皮带222并不形成8字形且两个轴在相同方向旋转时将达成相同的效 果)。
因此，如上文所述，输送架延伸部分730a和730b能够进行“进出”滑动。 输送架延伸部分730a和730b分别耦接至角向输送架总成751a和751b。角 向输送架总成751b和与翻滚驱动关联的元件组合，而输送架总成751a较为 简单。参看图5，描述了角向输送架总成751b，其包括第一角向输送架752b、 第二角向输送架754b、第一中板756b和第二中板758b。更具体而言，如图 5所示，第一角向输送架752b的右上角耦接至第一中板756b的左上角。第 二角向输送架754b的左上角耦接至第一中板756b的右上角。第一角向输送 架752b的右下角耦接至第二中板758b的左下角。第二角向输送架754b的左 下角耦接至第二中板758b的右下角。
角向输送架754b附着至角向输送架延伸部分730b，因此将角向输送架 总成附着至输送架延伸部分730b。因此，角向输送架总成751b随着输送架 延伸部分730b移动。
如图5还示出，还包括线性轴承总成760。线性轴承总成760附着至角 向输送架752和754的各别的顶部部位和底部部位。如图5所示，两个上部 轴承总成760包括朝上的轴承762。此外，两个下部轴承总成760包括朝下 的轴承762。
轴承762接合线性轨770b，线性轨770b附着至底板780b(例如，图7、 图2B和图3B)上，而底板780b附着至支架200的臂290b的内壁上。关于轴 承762和彼等轨之间的交接的更详细的内容在下文中描述。
图5还示出附着至翻滚/角向模块755b的齿轮箱750。翻滚/角向模块755 包括枢轴颈802b、804b。枢轴颈802b、804b分别插入至第一中板756b的开 口766b和第二中板758b的开口768b内。在角向输送架752b和754b附着至 中板756b和768b之前分别将枢轴颈802b、804b插入至开口766b和768b内。 开口766b和768b分别配备有凸缘轴承(flange bearing)801b和803b，使得 翻滚/角向模块755b可在角向输送架751b内自由枢转。
现在对角向输送架751a和751b展开更详细的个别描述，因为虽然二者 类似，但每一者仍具有独特的特征。首先描述角向输送架751a，其为二者中 较为简单的一个。
提供图8A至图8E来描述角向输送架751a。图8A和图8B提供组装到第 一中板756a和第二中板758a的角向输送架751a的两个透视图。还包括侧部 支撑物740a，其耦接至测试头110(未图示)。以与上文所讨论的方式类似的 方式，第一中板756a和第二中板758a可附着至角向输送架752a和754a上(在 此系列的图中未图示)。
图8C和图8D提供在图8A和图8B中所示设备的两个分解图。翻滚/角向 模块755a利用适当紧固件附着至分隔件(spacer)820a。两个内六角头螺钉 821a和822a自分隔件820a突出以充当挡块(如随后所解释者)。开口1756a 在中心延伸穿过翻滚/角向模块755a和分隔件820a。
翻滚/角向模块755a包括同轴枢轴颈802a和804a。中板756a和758a 分别包括开口766a和768a。凸缘轴承801a和803a分别装配到开口766a和 768a内。然后将枢轴颈802a和804a分别装配到凸缘轴承801a和803a内以 使得翻滚/角向模块755a能够绕同轴枢轴颈802a和804a所界定的轴线平稳 地枢转。
阶梯轴825a(其包括键道(key way)826a)以如下方式装配至开口1756a 内。轴承851a(以及其它看不到的适当轴承)首先装配到开口1756a内。挡止 单元840a利用键827a固定(例如)至轴825a且与肩部828a相抵(butted)。 然后可将轴825a的小直径部段829a插入至开口1756a内并前进直至挡止单 元840a的后部段841a骑靠(ride against)在开口1756a内的轴承上。在其 适当位置，后部段841a靠近但不接触分隔件820a的表面。轴套853a可自相 对侧插入至开口1756a内。套853a亦用键固定至轴825a并位于轴825a的表 面与轴承851a之间(且其它的不可看到)。然后用垫片和垫圈854a、固定器 856a和螺钉855a以本领域技术人员所了解的方式完成组装。因此，轴825a 可绕其轴线自由旋转，其轴线垂直于枢轴颈802a和804a所界定的轴线。轴 825a的旋转轴线界定了翻滚轴线201的一端且枢轴颈802a和804a所界定的 轴线将界定轴线202a(图2A和图2B)。
侧部支撑物740a刚性地附着至轴825a上，以允许沿着轴825a的轴线在 正负数微米的范围内调整侧部支撑物740a的位置。可扩展的夹紧环 (Expandable clamp ring)830a(例如，可购自德国Maedler GmbH的 “Sannsaetze”)置放于轴825上并且同时插入至侧部支撑物740a中的圆形开 口832a内。拧紧位于夹紧环830a周围的头(cap)螺钉831a以使夹紧环830a 同时向内抵靠该轴825a和向外抵靠开口832a的壁而扩展，从而稳固地且刚 性地将侧部支撑物740a夹紧到轴825a上。使螺钉831a松动而造成夹紧环 830a收缩，以允许侧部支撑物740a相对于轴825a移动。因此，可相对于轴 825a而旋转地和线性地调整侧部支撑物740a的位置。
图8E提供图8A所示总成的前视图，其中移除了侧部支撑物740a和夹紧 环830a。如先前所述，挡止单元840a用键固定至轴825a并且随着轴825a 旋转。挡止单元840a在分隔件820a的前部并且相对于分隔件820a旋转，分 隔件820a相对于翻滚/角向模块755a而固定着。螺钉821a和822a被拧到分 隔件840a内且其头部在分隔件820a的前方突出。挡止单元840a包括部分圆 形切除区，其由径向过渡部分(radial transition portion)841a和842a来 划分(demarcated)。挡止单元840a可顺时针旋转至所说明的位置，在该位置 该过渡部分841a接触螺钉822a的头部。挡止单元840a可类似地进行逆时针 旋转直至过渡部分842a接触螺钉821a的头部。如图所说明，过渡区841a和 842a大约180度间隔开而螺钉821a和822a大约90度隔开而定位着。此导 致在两个挡止位置之间大约90度的旋转。该布置可经设计以提供其它旋转限 度。旋转限度界定当测试头110附着至侧部支撑物740a时向测试头110提供 的翻滚旋转量。如图所说明者，提供大约94度的旋转，允许将测试头自垂直 正/负两度的位置操作至水平正/负两度的位置。可需要其它运动范围且可轻 易地设计出其它运动范围。举例而言，若螺钉821a移动至孔位置823a，则 测试头将被限制为很少的几度的翻滚运动，类似于在先前所引用的′048专利 中所讨论的情形。
现在转至图9A、9B、9C和9D来描述角向输送架总成751b和与之相关联 的设备。图9A和图9B提供自不同角度的透视图，且图9C至图9D提供分解 图。这些细节中的许多细节与先前关于另一角向输送架总成751a和图8A至 图8D所述的细节相同。因此，仅需描述和讨论二者之间的显著不同。
第一个显著不同在于用于输送架总成751b的中板758b比用于与输送架 总成751a的中板758a更为复杂。特定而言，中板758b包括延伸区759b， 延伸区759b包括螺纹孔799b。定时皮带塔轮(Stepped timing belt pulley)982由有肩螺钉989安装至延伸区759b，有肩螺钉(shoulder screw)989穿过轴承988并且由螺纹孔799b接纳。重要的是应注意螺纹孔 799b的位置使得其与中板开口766b和768b、凸缘轴承801b和803b和枢轴 颈802b和804b同轴。因此，翻滚/角向模块755b和正时皮带塔轮982绕同 一轴线旋转，该轴线是在图2A和图2B中的轴线202b。
第二个显著不同在于与输送架总成751a相关联的分隔件820a和挡止单 元840a并不包括于输送架总成751b中。作为此等元件的替代，齿轮箱总成 750用于输送架单元751b。(应注意的是，齿轮箱总成并不结合于输送架单元 751a中)。齿轮箱总成750利用适当螺钉附着至角向/翻滚模块755b。如将 在下文中更详细地解释，齿轮箱750包含涡轮920，涡轮920由蜗杆(worm)970 来驱动。蜗杆970耦接至定时皮带滑轮975使得滑轮975的旋转造成蜗杆970 的旋转，而蜗杆970的旋转造成涡轮920的旋转。轴825b延伸穿过涡轮920 且利用键827b固定至涡轮920。侧部支撑物740b使用可扩展的夹紧环830b 而附着至轴825b上，附着方式与前文所述的侧部支撑物740a附着至轴825a 上的方式相同。定时皮带980将塔轮982的内阶(inner step)983耦接至滑 轮975。空转滑轮986接合定时皮带980且可经调整以适当地拉紧定时皮带 980。因此，滑轮982的旋转造成滑轮975、涡轮920、轴825b和最后侧部支 撑物740b的旋转。侧部支撑物740b可刚性地附着至测试头110。
侧部支撑物740a和740b附着至测试头110使得轴825a和825b同轴， 藉此界定在先前所讨论的翻滚轴线201。因此可见滑轮982的旋转将造成测 试头110绕轴线201旋转。
图10A、10b和10C说明了角向输送架总成至支架臂的滑动附着。底板 780a利用适当螺钉附着至支架臂290a的内部。凹槽线性轨770a附着至底板 780a(如图所示)且一个轨770a的凹槽朝上且另一个轨770a的凹槽朝下。如 图所示且如先前所述，角向输送架752a和754a附着至中板756a和758a。 角向输送架延伸部分730a附着至角向输送架754a。如在图10C的分解图中 最佳地示出，线性轴承总成762a在顶部和底部附着至角向输送架752a和754a 使得轴承762a朝上或朝下以便接合各轨770a的各别的配合凹槽。因此，角 向输送架总成751a滑动地耦接至底板780a。以类似的方式，角向输送架总 成751b滑动地耦接至底板780b，而底板780b附着至相对的支架臂290b的 内部。
当角向输送架总成751a和751b如此分别耦接至支架臂290a和290b时， 枢轴颈802a和804a的共用轴线界定先前参考图2A和图2B所讨论的轴线 202a。同样，枢轴颈802b和804b的共用轴线界定轴线202b。在角向输送架 总成751a和751b在相反方向线性移动以提供测试头110的“角向Y”旋转时， 轴线202a和202b之间的距离略微改变。此距离变化必须在机械机构中进行 调节。该旋转量较小，小于正/负0.04弧度。轴线202a和202b之间的标称 距离大约为一米或更小。可见通过0.4弧度的旋转，轴线202a与202b之间 的距离变化为大约1.6毫米。此可由靠近支架臂290a和290b中每一者的远 端偏转大约0.8毫米，或由允许轴825a和825b至其各别的翻滚/角向模块 的联轴节的微小线性自由移动，或二者的组合来进行调节。
锁定结构(locking mechanism)设于两个支架臂中每一者上以使得操纵 者能够相对于支架座标系统10以相对于“角向Y”旋转来锁定测试头110。锁 定把手815a和815b包括螺纹部件(不可看到)，其分别延伸穿过支架臂290a 和290b中的槽291a和291b。螺纹部件还分别进一步延伸穿过底板780a和 780b中的槽782a和782b。槽291a和291b分别大体上位于槽782a和782b 的正上方。螺纹部件接合特殊螺母(special nut)811a和811b，而特殊螺母 811a和811b分别接合中板756a和756b中的凹口812a和812b。因此，在第 一方向旋转锁定把手815a将使其接触该臂290a的上表面，防止角向输送架 总成751a滑动。使在相反方向旋转该锁定把手815a以释放该锁定作用。以 类似方式，输送架总成751b的滑动可由使用该锁定把手815b而锁定或解除 锁定。应注意的是在角向运动因此被锁定时，并不能防止翻滚运动。
在图11A、图11B、图12A和图12B中更清楚地示出关于齿轮箱750的细 节。亦参看图9A、图9B、9C和9D。同样，如图所示，包括有涡轮920。涡 轮920可被置于外壳960的开口961中使得其在盖板950与外壳960之间。 涡轮920安装于轴825b上并且用键固定至轴825b上(图9A、9b、9C和9D)， 轴825b穿过开口921。因此，轴825b(翻滚/角向模块755b中的轴承支撑轴 825b)支撑涡轮920。即，涡轮920装配于开口961内但并不与外壳960接触 或由外壳960支撑。
上部外壳模块965利用适当紧固件附着至外壳960上。蜗杆970与涡轮 920邻接并且啮合。蜗杆970利用键971固定至轴977。轴971延伸穿过插入 至外壳960的臂969中开口内的凸缘套管973和上部外壳模块965。适当的 定时皮带滑轮975可利用键976以用键固定至轴977以便于蜗杆970旋转。 而蜗杆970的旋转造成涡轮920的旋转。在涡轮920旋转时，轴825b(在图 9C和图9D中示出)旋转。在轴825b旋转时，侧部支撑物740b旋转。以此方 式，测试头110旋转。
蜗杆970由轴977耦接至滑轮975。滑轮975的旋转造成蜗杆970的旋 转。滑轮975通过定时皮带980的移动而旋转。参看图9B，由滑轮982的旋 转来移动皮带980。如在随后更详细地描述，由转动翻滚驱动把手995使得 轴990旋转而使滑轮982旋转。
惰轮986由轴承座982和适当轴承(不可看到)安装至上部外壳模块965。 轴承座982由螺钉987附着至上部外壳模块965。螺钉987的轴线1901与空 转滑轮986的轴线1902分隔开(即，并不与其同轴)。因此，当螺钉987松动 时，惰轮986的轴线1902可绕螺钉轴线1901旋转。以此方式，惰轮986的 外围可更靠近或更远离滑轮975的外围而移动。此特点可用于调整定时皮带 980的张力。举例而言，惰轮986首先远离滑轮975而移动。然后安装定时 皮带980。然后使惰轮986靠近滑轮975移动，压住定时皮带980并拉紧定 时皮带980。当适当地调整张力时，螺钉987可被牢固地拧紧。可见翻滚角 向模块755b绕枢轴颈802b和804b所界定的其轴线枢转时，齿轮箱750随着 其旋转。由于塔轮982与枢转轴线同轴，因此在齿轮箱750枢转时齿轮982 与滑轮975之间的距离保持恒定。因此，在齿轮箱750枢转时在皮带980中 的适当张力也将理想地保持恒定。
图12A提供齿轮箱750的侧视图，其界定垂直截面B-B的部位。在图12B 中提供剖视图。已描述了蜗杆970如何附着至轴977上，轴977穿过包含于 外壳960的臂969中的开口中的凸缘套管973。因此，蜗杆970装配于外壳 960的臂969之间。由Belleville垫圈979(也被称作杯状弹簧垫圈(cupped spring washer)，更详细的信息参见http://en.wikipedia.org/wiki/ Belleville_washer)的两个堆叠将蜗杆970与臂969隔开，Belleville垫圈 979插入至轴977上。Belleville垫圈的堆叠经布置以在蜗杆970与臂969 之间形成两个压缩弹簧，允许蜗杆970朝向两个臂969中的任一者可线性地 移动。在形成弹簧中，垫圈979被堆叠成杯子而朝向交替的方向。两个堆叠 包含相等的垫圈数目。当组装好齿轮箱750时，两个堆叠被部分地压缩。因 此，每个堆叠在名义上施加相同的力至蜗杆970上，在名义上将其定位于各 臂969之间的中央。在测试头110被驱动至所要翻滚角的情况下，施加到测 试头110的外力可造成绕旋转轴线201的力矩。测试头110响应该外力略微 绕翻滚轴线旋转。特定而言，外力造成轴825a和825b试图旋转。从而使涡 轮920试图旋转；这样，其在蜗杆970上在其轴向施加力。由于涡轮920与 蜗杆970之间的齿轮比能够防止后驱动(back driving)，因此沿着蜗杆970 的轴线而在线性方向促动蜗杆970。此造成Belleville垫圈的两个堆叠中的 一者收缩且另一者扩展。可继续运动直至收缩堆叠完全变平坦(即，降至最低 点)。当移除外力时，由界定偏压总成的收缩的Belleville垫圈堆叠而将蜗 杆970促动返回至其标称中心位置。因此，提供绕翻滚轴线的顺应性。
借助于图13A、图13B、图14A和图14B，描述了翻滚驱动把手280a和 280b至齿轮箱750的耦接。图13A提供经组装的支架臂290b的内部的斜视 图，支架臂290b包括翻滚驱动把手280a和280b。图13B示出了自支架臂290b 内部分解的翻滚控制侧输送架延伸总成1400。而且，为了提供某些可见性， 已经分解了臂290b的上唇缘2901b。图14A和图14B提供了输送架延伸总成 1400的更详细视图。
翻滚驱动把手280a和280b用键固定至轴1910，轴1910穿过结构模块 1925中的孔或通道。利用适当轴承(例如，轴承1926)使得轴1910可自由旋 转。定时皮带滑轮1915亦用键固定至轴1910。示出长定时皮带1980将滑轮 1915耦接至塔轮982的外阶(outer step)984(塔轮982的内阶983至滑轮975 和蜗杆970的耦接已在先前描述)。因此，任一翻滚驱动把手280a或280b的 旋转造成轴1910和滑轮1915(以及另一翻滚驱动把手)的旋转。此旋转由长 定时皮带1980耦接至塔轮982且随后由先前所述的构件而耦接至蜗杆970和 涡轮920、轴825b、侧部联轴节740b和最后测试头110。
结构模块1925由螺钉1945而固定至角向输送架延伸部分730b，螺钉 1945穿过输送架延伸部分730b中的槽1946。张紧模块1940亦利用螺钉1947 固定至延伸输送架730b。调整螺栓1941被拧入张紧模块1940中的螺丝通孔 (tapped through-hole)。调整螺栓1941的头部靠在结构模块1925上。提供 防松螺母(Check nut)1942，且其可抵靠张紧模块1940拧紧以将调整螺栓1941 维持在所要位置。因此可由首先松动防松螺母1942和螺钉1945来调整定时 皮带1980的张力。然后可旋转张力调整螺栓(Tensioning bolt)1941使得其 头部运动造成轴1910向内或向外移动，从而分别松动或拧紧皮带1980。当 达成所要张力时，牢固地拧紧螺钉1945和防松螺母1942。
应注意的是由于结构模块1925附着至角向延伸输送架730b，使得当调 整测试头110的角向Y方位时，二者作为单个单元而移动。因此，在整个角 向Y运动中，滑轮1950与塔轮982之间的距离保持恒定，维持定时皮带1980 的恒定张力。
应注意的是除了蜗杆和涡轮外，翻滚驱动机构包括四个滑轮(pulley wheel)和两个驱动皮带。选定滑轮直径彼此的比例以及蜗杆与涡轮之间的齿 轮比，使得操纵者易于转动翻滚驱动把手同时需要合理地较少的周转数目来 移动测试头110经历其大约90度的运动。当然，在元件规格和选择中各种元 件的大小和成本也是一个考虑因素。
延伸输送架总成1400亦包括线性轴承1921和1922，线性轴承1921和 1922附着至结构模块1925上。线性轴承1921和1922接合线性轨1923和 1924，线性轨1923和1924可固定至支架臂290b的内壁上。因此，当输送架 总成1400向内或向外移动时(例如，在测试头110的角向Y调整期间)，线性 轴承1921和1922沿着轨1923和1924滑行。此布置向刚描述的翻滚驱动结 构提供结构支撑。特定而言，输送架延伸部分730b可由轻型材料建构，其在 长定时皮带1980的张力和/或翻滚驱动把手280a和280b的旋转所强加的力 的作用下经受扭曲或屈曲。包括线性轴承1921和1922和轨1923和1924可 减轻此等力的作用。在本发明的示范性实施例中，该等轴承和轨并不结合于 另一输送架延伸部分730a中，另一输送架延伸部分730a并不具有相关联的 翻滚驱动机构。
现将注意力转至角向驱动机构。已详细地描述了能够使操纵者通过(例如) 角向驱动把手270b的旋转来绕Y轴线旋转测试头110的设备。当两个翻滚/ 角向模块755a和755b中的一者或二者分别接触角向输送架752a、754a、752a 和/或754b时界定该角向运动的极限。然而，此可能不是所需要的情形，因 为要达成该位置，弹簧710a、714a、710b和714b中的一者必需被完全压缩 以驱动翻滚角向模块进行此接触。因此，将不能提供“摆动余地(wiggle room)” 或“顺应性”以用于随后的操控(诸如对接)。因此，在某些应用中可需要限制 由旋转角向驱动把手270a或270b可能提供的自零位置(即，若平行于X轴， 轴线201的位置)的旋转程度。而此限制需要为并不造成弹簧710a、714a、 710b和714b的任何压缩且留有足够的旋转空间用于弹簧710a、714a、710b 和714b的可提供的压缩/伸展的全范围所造成的顺应运动的量。
图15A、图15B和图15C说明了角向驱动挡止机构(theta-drive stop mechanism)，其提供该角向驱动限度。可取决于特定状况来可选地包括此机 构。图15A示出了支架臂290b的内部，其中移除了延伸输送架1400和上唇 缘2901b。图15B示出了相关的特定特点的特写。图15A和图15B自图13B 的分解图得到。在图15A中可见轴台630b、轴250b、联轴节255b、螺纹部 件260b、螺母702b、圆柱形螺母延伸部分704b、弹簧710b和714b和防旋 转模块(anti-rotation block)716b，皆在之前展开了描述。而且，如前文所 述，在角向驱动把手270b和轴250b旋转时，圆柱形螺母延伸部分704b线性 向上和向外移动。为了限制由角向驱动把手270b(或270a)的旋转可提供的角 向运动的量，提供挡止模块1300和挡止螺钉1310(挡止螺钉1310亦在图3B 中表示)。挡止螺钉1310是拧到螺母延伸部分704b的表面中的螺丝孔内的内 六角螺钉。在图15B中，可看到螺钉1310的头部的一部分。螺钉1310和其 所拧入的孔被定向使得螺钉1310的轴线垂直于支架臂290b的内壁。在图15C 中更详细地示出挡止模块1300，且利用螺栓和螺母将挡止模块1300附着至 支架臂290b的内壁使得挡止槽1305可接纳螺钉1310的头部且使得槽1305 平行于螺母延伸部分704b的行程轴线。因此，螺母延伸部分704b的线性行 程被限制为槽1305的长度减去螺钉1310头部的直径。因此槽1310的长度经 设计以对应于系统中所要的可驱动角向运动的最大量。阶梯形槽1307设于挡 止模块1300中以便于可调整安装。在阶梯形槽1307中截获安装六角螺母 (Mounting hex nut)且相对应的螺栓延伸穿过支架臂290b的侧部中的孔。因 此，可由松动螺栓来向内和向外调整挡止模块1300，并由拧紧螺栓将挡止模 块1300固定于所要位置。
因此，图1A至图15C描述了位于与本发明的示范性实施例相对应的支架 200内的元件。迄今尚未描述对于此实施例的三个较小变型。
第一个变型涉及角向锁定把手。角向锁定把手815a和815b可如图(例如， 在图10A、13B和图15A中)所示为圆形的或如所说明(例如，在图1A至图2B 中)为“L”形。亦可使用其它形状。可根据该装备的特定使用者的偏好来选择 特定形状。
第二个变型涉及包括辅助把手2910，其包括于图13A、图13B和图15A 中。提供辅助把手2910用于操纵者手动定位测试头110。因此其为一个可选 项(option)。根据特定使用者要求来决定其存在和部位。
第三个变型涉及角向驱动把手的数目。图1A至图4A皆示出支架200具 有两个角向驱动把手270a和270b。然而，示出和讨论为仅一个角向驱动把 手是必要的。因此，图16说明支架200具有单个角向驱动把手270b。与所 研究的其它实施例相比，槽690a少了一个角向驱动把手。将连接至驱动把手 的轴被缩短使得其并不延伸穿过槽690a。显然亦可排除槽690a。
作为又一个需要强调的项目，讨论了翻滚和角向自由度的顺应性。然而， 由于弹簧710a、710b、714a和714b，亦提供了在“进出”自由度方面的顺应性。 因此，若测试头110朝向支架200的闭合端推“出”，则弹簧710a和710b将 压缩，提供线性运动顺应性。同样，若测试头110朝向支架200的开口端推 “进”，则弹簧714a和714b将压缩，再次提供线性运动顺应性。因此，本发 明提供两自由度的从动运动(driven motion)和三自由度的顺应性。
再一点，在于虽然所说明的实施例使用把手来允许以角向Y和翻滚自由 度来手动定位测试头，但用马达或其它发明物(contrivance)来代替把手也是 可行的。以此方式，操纵者将由按钮控制来在此等轴线中操作测试头。另外， 通过添加控制器或控制电脑，可因此使测试头操作自动化。
参看图17A至图19J，将描述本发明替代实施例的支架1200。支架1200 类似于先前在上文所描述的支架200。两个支架200和1200提供角向(或偏 摇)、翻滚(或纵摇)和进出顺应性，其允许用相对较小的外力来以三自由度同 时调整(或微调)负载的位置。与支架200的翻滚运动范围相比，支架1200经 组态以提供在更小的范围的翻滚运动。
如图17A所示，支架1200具有与支架200基本上相同的支架形状和结构， 其可按照具体情形适当地缩放比例(scaled)。此形状在测试头经操纵经历其 运动包络线(envelope)时提供缆线和冷却管道的空间。另外，角向驱动把手 1270a和1270b、轴1250a和1250b、皮带1222和相关联的硬体的设计、功 能和目的与先前关于第一实施例所述的驱动把手270a和270b、轴250a和 250b和皮带222相同。
在本实施例中，参见图17A和图17B，支架臂1290a和1290b包括方形 管道部件(square tubing member)1291a和1291b用于加固。另外，添加轴 承座1631a和1631b(其分别被固定至支架臂1290a和1290b)以分别向轴 1250a和1250b提供附加支撑。由于两个实施例之间的其它设计差异(如下文 所述)，此附加支撑是必要的。
支架臂1290a和1290b包括靠近此等远端的开口1293a和1293b。其可 分别由可移除的盖子1292a和1292b盖住。图17A示出盖子1292b经安装盖 住开口1293b，因此看不到开口1293b。然而，图17B示出盖子1292a与臂 1290a分开，暴露出开口1291b。开口1291b和位于其下面的设置在图17C中 更详细地示出。因此可以看到输送架板1750a的后部。在下文将结合关于输 送架总成1751a和输送架总成1751b的讨论返回到图17C。通过臂1290b中 的开口1293b可以看到的细节基本上相同并且将不再展开详细描述。
图17D更清楚地示出角向驱动把手1270a与输送架总成1751a(其将在下 文更详细地描述)之间连接的细节。在形成此图中，为了清楚起见，从视图移 除了支架结构。因此，如先前关于图3A至图5所述，角向驱动把手1270a被 附着至轴1250a，轴1250a经由可挠性联轴节1255a耦接至螺纹轴(threaded shaft)1260a。螺纹轴1260a被拧到圆柱形螺母1702a内，圆柱形螺母1702a 刚性地附着至中空圆柱形螺母延伸部分1704a。圆柱形螺母延伸部分1704a 是与先前所述螺母延伸部分704a和704b相同的类型。特定而言，其包括在 其远端具有螺纹部分1708a的延伸部件1706b。其在图17D中并未图示但是 与图5中的项目706b和708b相同。
而且，类似于先前所述的实施例，轴1250a耦接至交叉移动的皮带1222， 而皮带1222类似地耦接至与支架臂1290b相关联的轴1250b。因此如先前关 于第一实施例所述，轴1250a在第一方向的旋转造成轴1250b在相反方向的 旋转且反之亦然。
轴1250a由轴台1630a来支撑，轴台1630a经组态以防止轴1250沿着其 旋转轴线进行线性运动；然而，与第一实施例相反，添加了附加轴承座1631a 来提供附加支撑。相对于第一实施例，移除了较大输送架延伸部分730a且在 功能上用输送架连接器1730a来替代。第一实施例的输送架延伸部分730a提 供用于轴1250a和其相关联设备的结构支撑，而连接器1730提供更少的支撑。 因此包括轴承座1631a以提供所需支撑。
现描述螺母延伸部分1704a与输送架总成1751a之间的连接。首先，参 看图18A和图18B，输送架总成1751a包括底板1780a，底板1780a可由适当 螺钉1294a附着至支架臂1290a的内部(图17B)。当如此安装底板1780a时， 其所包括的开口1781a与臂开口1293a对准。输送架板1750a由线性轴承总 成1760a而滑动地耦接至底板1780a。
参看图17D，直角部件(right angle member)1722a利用适当螺钉或类似 物连接至输送架板1750a中切削出的凹部(machined recess)1537。输送架连 接器1730a由诸如钢的适当材料形成并且在每一端具有由弯曲或其它手段所 形成的对置的直角部段1723a和1724a。直角部段1723a由适当构件(诸如螺 钉)以附着至直角部件1722a。直角部段1724a包括直径略大于延伸部件1706a 的孔，延伸部件1706a自螺母延伸部分1704a延伸。直角部件1716a包括带 有螺丝以接纳延伸部件1706a的螺纹端部1708a的孔。直角部段1724a顺应 地组装至延伸部件1706a(如下文所述)。首先，将压缩弹簧1710a装配到延 伸部件1706a上，之后装配直角部段1724a，其之后装配第二压缩弹簧1714a， 藉此提供偏压总成。之后邻近输送架连接器1730a的内部来固持直角部件 1716a，并且将延伸部件1706a的螺纹端部1708a旋至其螺丝孔内，理想地造 成弹簧1710a和1714a压缩。然后将与适当垫圈组合的锁定螺母1720拧紧到 螺纹端部1708a的端部上，防止螺母1702a和螺母延伸部分1704a旋转。直 角部件1716a并不固定至输送架连接器1730a并且可相对于其移动。因此， 在螺母1702a处于固定位置的情况下，可由克服弹簧1710a和1714a的少量 外力使输送架板1750a进行少量线性移动，此提供顺应性。由关于特定应用 所选定的弹簧1710a和1714a的特征来依据力和距离以决定顺应量。另外且 以类似于第一实施例的方式，轴1250a的旋转造成螺母1702a沿着螺纹轴 1260a线性移动，而螺母1702a的线性移动造成输送架板1750a沿着轨1770 所界定的路径线性移动。虽然未图示，但本实施例可包括如先前关于第一实 施例(图15A至图15C)所述的角向驱动挡止机构。当然，取决于特定状况， 可选地包括该挡止机构。
在支架臂1290b上提供与刚才描述的机构类似的机构以提供与输送架总 成1751b相关联的输送架板1750b的从动和顺应性线性运动。因此无需关于 其的进一步描述。
如同第一实施例，可由将测试头侧部固定至侧部支撑物1740a和1740b 而将测试头固持于支架1200内，侧部支撑物1740a和1740b分别包括于输送 架总成1751a和1751b内。角向驱动把手1270a和1270b中任一者的旋转造 成输送架板1750a和1750b沿着线性轨1770a和1770b(其亦包括于输送架总 成1751a和1751b中)所确定的路径而在相反方向线性移动，从而提供角向运 动来定位所支撑的负载。同样如在第一实施例中，由于在螺母延伸部分1704a 和1704b与各别的输送架板1750a和1750b之间的联轴节的顺应性质，提供 角向和进出自由度的顺应性。
而且如将在下文所述，输送架总成1751a和1751b包括球面轴承以向侧 部支撑物1740a和1740b提供旋转自由度以允许所支撑的负载的翻滚和角向 运动。
参看图18A至图18C以及图17C，进一步描述包括输送架板1750a的输 送架总成1751a。如上文所述，输送架总成1751a包括底板1780a，底板1780a 可由适当螺钉1294a(图17B)以附着至支架臂1290a的内部。在诸图中，示出 输送架板1750a近似在其线性行程范围的中央。先前所描述的直角部件1722a 可利用适当螺钉连接至输送架板1750a中切削出的凹部1537a。输送架板 1750a还包括切削出的凹部1535a和1536a，但其并不用于输送架总成1751a。 此归因于输送架板1750a被设计用于多种应用，其中的某些应用可能需要此 等附加的凹部。
再次参看图18B和图18C，阶梯翻滚轴(stepped tumble shaft)1510a(在 图19J中详细地示出)装配至侧部支撑物1740a中的埋头开口(counter-bored opening)1535内使得轴头部1514a在名义上略低于表面1536。此是允许轴 1510a关于侧部支撑物1740a略微移动的滑移装配(slip fit)，从而提供调 整以略微改变所支撑的负载的宽度。阶梯翻滚轴1510a的大直径部分1513a 比侧部支撑物1740a的厚度更长使得阶梯(step)1512a将远离侧部支撑物 1740a的后部一定距离。球面轴承单元1520a被压入装配至底板1750a的开 口1522a内。球面轴承单元1520a包括开口1521a，其接纳阶梯翻滚轴1510a 的小直径端部1511a。因此阶梯翻滚轴1510a可被插入至轴承单元1520内至 阶梯1512a的位置所决定的深度。当完全插入时，阶梯翻滚轴1510a的端部 1516a并不延伸至球面轴承单元1520a外部。然后可利用垫圈1518a和六角 头螺钉1517a(其可通过底板1780a中的臂1290a中的开口1293a和底板1870 中的开口1781a而进入)将阶梯轴1510a紧固到适当位置。此布置用于将侧部 支撑部件1740a牢固地固定至输送架板1750a从而允许侧部支撑物1740a相 对于输送架板1750a以三自由度旋转。应注意的是一旦负载被固定至两个侧 部支撑物1740a和1740b，则此等自由度中的一者将会变得受到约束。
负载附着螺钉(Load attachment screw)可穿过侧部支撑物1740a中的两 个圆形通孔1534a和两个槽形通孔1533a以便将负载紧固到侧部支撑物 1740a。包括槽形通孔1533a以简化手动对准构件1200与笨重负载的作业。 侧部支撑物1740a可经定位使得四个通孔1533a和1533b与输送架板1740a 中四个相对较大的通孔1538a对准，因此能够通过臂1290a中的开口1293a 和底板1780a中的开口1781a。
如图所示，侧部支撑物1740a包括阶梯1741a，其具有阶梯表面1532a。 阶梯表面1532a近似位于阶梯翻滚轴1510a的中央。锁定模块1575a包括恒 定半径的切口(constant-radius cutout)1574a，其理想地可略微小于但不大 于一半圆且具有实质上与翻滚轴1510a的大直径部分1513a的半径相同的半 径。锁定模块1575a经安装使得切口1574a的表面与阶梯翻滚轴1510a的大 直径部分1513a的暴露区域接触并且利用螺钉1571a紧固到阶梯表面1532a 的适当位置。理想地，该等尺寸经布置使得在名义上在阶梯表面1532a与锁 定模块1515之间存在较小间隙，该间隙随着螺钉1571a将二者拉在一起而变 窄。以此方式，侧部支撑物1740和其所附着的负载变得锁定至阶梯翻滚轴 1510a，防止一者相对于另一者的旋转移动并且也防止侧部支撑物1740a沿着 阶梯翻滚轴1510a的长度的线性运动。
参看图19A至图19J，将描述关于输送架总成1751b的描述，输送架总 成1751b包括用于调整绕翻滚轴线的旋转位置和允许顺应性的机构。提供大 约+/-2.8度的手动(或机械化)调整。而且，还提供大约+/-1.5度的顺应翻滚 运动(由外力驱动)。
图19B示出输送架总成1751b，其被部分地分解为三个主要子(sub)总成： 基础输送架1592、侧部支撑单元1594和翻滚调整器1596。
基础输送架1592包括底板1770b、输送架板1750b、线性轨1770b和线 性轴承总成1760b，其与包括于前文所述的输送架总成1751a中的其相对应 的部件1770a、1759a和1760a相同并且具有相同的功能。
侧部支撑单元1594包括侧部支撑物1740b，其类似于侧部支撑物1740a。 特定而言，其包括通孔1534b和槽形通孔1533b，其布置方式分别类似于其 对应的部件在侧部支承物1740a上的布置。穿过此等孔的适当螺钉将负载的 一侧附着至侧部支撑物1740b，如先前关于侧部支撑物1740a所述。然而， 输送架总成1751a的侧部支撑物1740a包括近似位于孔1535a的中央的阶梯， 而侧部支撑物1740b包括在其下缘的窄凸缘1742b。在单元1594中还包括阶 梯轴1510b，其在图19J中更详细地示出。阶梯轴1510b包括在轴1510a中 并不包括的两个特点。此等特点为精确加工的压入装配区1508b和固定的环 凹槽1509b。阶梯轴1510b由区域1508b而压入装配至侧部支撑物1740b(图 19C和图19D)的孔1535b内。
翻滚机构1596包括旋钮1550，操纵者可转动旋钮1550以对负载绕翻滚 轴线的旋转做出较小的调整以便在名义上使负载相对于另一设备而平面化。 还提供顺应性使得直接作用于负载上的力可使其绕同一翻滚轴线而旋转。
翻滚机构1596包括顺应性模块1570，其包括开口1572。IGUS凸缘轴承 1579被压入而装配至开口1572内。阶梯轴1510b可被插入至轴承1579内使 得大直径部段1513自侧部支撑物1740b延伸出来的部分被装配至轴承1579 内。因此顺应性模块1579和侧部支撑物1740b可彼此密切靠近而可旋转地耦 接。固定的锁定环(retaining lock ring)(为了清楚起见未图示)可插入至延 伸超过顺应性模块1572的大直径部分1513b的凹槽1509b内以将两个单元固 持在一起。
包括耦接至侧部支撑单元1594的翻滚机构1596的前述总成可旋转地耦 接至基础输送架1592。因此，阶梯轴1510b的小直径部分1511b被插入至球 面轴承1520b的开口1521b内，球面轴承1520b被装配到输送架板1780b内。
因此，阶梯翻滚轴1510b可被插入至轴承单元1520b内阶梯1512b的位 置所决定的深度。当完全插入时，阶梯翻滚轴1510b的端部1516b并不延伸 到球面轴承单元1520b外部。然后利用垫圈1518b和六角头螺钉1517b(其可 通过臂1290b中的开口1293b和底板1780b中的开口1781b)将阶梯轴1510b 固定于适当位置。此布置用于将侧部支撑物1740b牢固地固定至输送架板 1750b使得允许侧部支撑物1740b相对于输送架板1750b以三度的自由度来 旋转。应注意的是一旦负载被固定至两个侧部支撑物1740a和1740b，则此 等自由度中的一者将会变得受到约束。
两个引脚(pin)1573装配至顺应性模块1570中的接纳孔内。此等引脚 1573接合输送架板1780b中的槽1782b。槽1782b平行于轨1770b。槽1782b 的宽度仅大于引脚1573的直径若干个千分子之一英寸。因此，防止顺应性模 块1570绕轴线1201旋转但是能绕轴线1202b自由旋转(参看图17A和图17B)。
可将六角头固定螺钉(Socket-head setscrew)1571拧到顺应性模块1570 中的通孔15711内使得六角头部(socket head)朝向输送架板1780b。固定螺 钉1571可抵靠侧部支撑物1740a而拧紧，从而用于锁定侧部支撑物1740a以 防止相对于顺应性模块1570和输送架板1750a而旋转。通孔15711与槽1781 对准，槽1781穿过输送架板1750b。因此，使用者可利用适当的通用扳手 (Allen wrench)使固定螺钉1571通过臂开口1293b和底板1780b的相对应的 开口所提供的通路。预期延长的螺钉将穿过输送架板1750a、底板1780a和 臂1290b中的适当开口。此延长的螺钉可具有把手或附着至其上的其它致动 器以将螺钉操纵为锁定装置。
当负载耦接于侧板1740a与1740b之间使得侧板1740a和1740b彼此平 行时，阶梯轴1510a和1510b的轴线将较佳地对准，以界定轴线1201(图17A)。 顺应性模块1570(由于引脚1573与输送架板1750b的相互作用不允许其绕轴 线1201旋转)由于其与凸缘1742b的相互作用而限制侧板1740b(和因此所附 着的负载)可旋转的量。此相互作用受到控制和顺应设备(control and compliance apparatus)的控制，该设备将在下面的段落中借助于图19B至 19D的分解图和图19I中的剖视图进行讨论。
两个孔1599a和1599b形成于顺应性模块1570中。每一者具有带螺纹的 上部1571。每一者亦具有不带螺纹且具有较大直径的下部1572。一调整轴 1555的螺纹端部1551被拧到第一螺纹孔1599a内。一驱动齿轮1562a利用 与平滑部分(flat)1552接合的固定螺钉而附着至调整轴1555。旋钮1550(或 其它适当把手或致动器)附着至轴1555的远端以允许操纵者相对于顺应性模 块1570而内旋或外旋该轴1555。同样，受驱动的从动轴(driyen follower shaft)1558具有被拧到孔1599b的螺纹上部1571内的螺纹端部1559。又， 齿轮1562d利用在平滑部分1557的适当的固定螺钉而固定至轴1558。中间 的空转齿轮(Intermediate idler gear)1562b和1562c利用有肩螺钉(如图 所示)而安装到顺应性模块。空转的齿轮1562b和1562c可绕其各别的有肩螺 钉1561而自由旋转。四个齿轮1562a至1562d经布置使得调整轴1555在第 一方向的旋转造成受驱动的从动轴1558在相反方向的旋转。因此，在调整螺 钉1555内旋至顺应性模块1570内时，受驱动的从动螺钉1558外旋且反之亦 然。当然，在螺钉线性移动时，驱动齿轮1562和被动齿轮1562b亦随其线性 移动。然而，所需线性运动的量相对较小且二者均保持与其个别空转齿轮 1562b和1562c啮合。
带凸缘的螺纹压缩嵌件(Flanged，threaded compression insert)1574 被插入至孔1599a和1599b的下部不带螺纹部分1572内。嵌件1574的大小 使得其可在孔1599a和1599b内相对自由地移动。嵌件1574的细节在图19H 中示出。每一者可由固体材料件(较佳地为金属)由车削(turning)圆柱形主体 15742(其直径适合于在孔1572内滑动装配)和凸缘部分1575(其直径大于孔 部分1572)而形成。如将在下文描述者，凸缘部分1575将与Bellville垫圈 1576相互作用且较佳地应具有大约相同的直径。螺纹孔15744自凸缘端部钻 洞攻螺(drilled and tapped)至一定深度使得留下实心平滑端部(solid， flat end)15741。嵌件1574的深度使得当调整螺钉1555和被驱动的从动螺 钉1558皆插入至顺应性模块1570内相等的量时，平滑端部15744将与其个 别螺钉1555、1558接触且其凸缘将在距顺应性模块1570的下表面一定距离 处。
在侧部支撑物1740的凸缘1742b中包括两个埋头槽形孔(counter-bored， slotted hole)1744b。槽形孔1744b与顺应性模块孔(compliance-block hole)1599a和1599b对准。槽形孔1744b经定向使得其槽垂直于阶梯螺钉 (stepped screw)1510的轴线；即，该等槽垂直于翻滚轴线或旋转轴线1202。 球面旋体垫圈(spherical swivel washer)1578组被置于每个埋头孔处，其 球面朝向平滑埋头孔。Bellville弹簧垫圈1576的堆叠(其经布置以形成压 缩弹簧)置放于每个旋体垫圈1578与其个别压缩嵌件1574的凸缘之间，藉此 提供偏压总成。有肩螺钉1580被插入至槽形孔1744b内，穿过旋体垫圈1578 和Bellville垫圈1576的堆叠，且被拧到其相对应的嵌件1574的螺纹孔 15744内使得其肩部紧靠在其个别的凸缘1575上。
当适当地组装时，Bellville垫圈堆叠1576在其各别的球面旋体垫圈 1578与各别的嵌件1574凸缘1575之间等量压缩且螺钉1555和1558插入至 相等的深度。在此标称位置，侧部支撑物1740b的凸缘1742b应在名义上平 行于臂1290b和轨1770b。在一个方向中施加到耦接至侧部支撑物1740b上 的负载以造成绕轴线1202的力矩的力将造成负载绕轴线1202旋转。当如此 进行时，一个Bellville垫圈组将压缩而另一组将扩展。当移除外力时，两 个垫圈组(其充当压缩弹簧)之间的不平衡将促动系统朝向其标称住置返回。 因此，系统拥有顺应特征(因为其允许外力移动负载)和弹性特征(因为当移除 该力时负载倾向于返回到标称位置)。实际上，当负载安装于两个侧部支撑物 1740a与1740b之间时，其重心将自轴线1202移位，造成绕轴线1202的力 矩使负载远离所要的方位而旋转。由使旋钮1550旋转，操纵者可调整在 Bellville垫圈堆叠上的力，将负载移回到所要的位置。在其它情况下，负 载的重心可合理地与轴线1202重合；此处操纵者可由旋转旋钮(know)1755 再次调整负载的位置。
参看图20A至图25A，将描述本发明的第三实施例的支架2200。如在先 前实施例中，支架2200包括由后部2209而结合在一起的对置的臂2290a和 2290b。支架220提供与正/负大约两度或三度的翻滚顺应性组合的大约正/ 负90度的被动翻滚运动。其与正/负大约三度的被动角向调整和角向顺应性 和正/负大约五毫米的进出顺应性组合。因此角向驱动把手2270a和2270b在 支架后部。而且翻滚驱动把手2280亦在支架的后部。
臂2290a和2290b包括内板2295a和2295b，其向角向驱动设备提供额 外的强度和刚性以及对角向驱动设备的部分的保护性覆盖。分别由臂开口 2293a和2293b提供输送架总成2751a和2751b的后部的入口(Access)。可 提供适当盖板(在图中未图示)以盖住开口2293a和2293b。臂2290a和2290b 还分别包括端盖2296a和2296b。臂2290b包括翻滚设备(将在下文中描述)。 此设备部分地被盖子2297和2298挡住。在不同的图中，为了清楚起见，移 除了内板2295a和2295b、端盖2296a和2296b和翻滚盖2297和2298。
角向驱动机构基本上与关于前两个实施例所述的相同，尤其是第二实施 例。因此将仅提及不同之处。图20C是臂2290b的部分分解图，且移除了前 述板和盖子。因此显露出输送架总成2751b。其基板上与第二实施例的输送 架总成1751b相同。如在第二实施例中，球面轴承2721b被装配到输送架板 2750b中的开口内。然而，与在输送架板1751a和1751b中存在通孔、开口 或槽不同，在输送架板2750a中无需附加的通孔、开口或槽。然而，示出在 输送架板1751a和1751b的外围上的三个切削出的凹部被示出亦存在于输送 架板2751a和2751b上。输送架连接器2730B连接至端部切削开口(end machined opening)；除了将轴2250b安装至支架上的轴承外，输送架连接器 2730B和连接至其的设备与第二实施例中的相同。
侧部支撑物2740b由阶梯轴2510而耦接至球面轴承2721b。阶梯连接轴 2510具有第一端2521和第二端2513，其中第一端2521车削为耦接球面轴承 2721b的直径且第二端2513车削为适于插入于侧部支撑物2740b中的孔2534 中的直径。在两端之间是大直径区域2511，其用于限制端部2521在球面轴 承2121b中的插入距离并且提供一表面，侧部支撑物2740b可抵靠在该表面 上并且自由旋转。侧部支撑物2740b包括两个孔2533，其可用于利用适当螺 钉来附着负载。侧部支撑物2740b还包括翻滚驱动臂2742。如将在下文中更 详细地描述，驱动臂2742与松紧螺旋扣(turn buckle)2415连接以使滑环 (traveler)2420翻滚，滑环2420沿着导螺杆(lead screw)2430线性移动， 从而造成侧部支撑物2740b旋转。
在图21A中示出形成支架后部2209的方管(square tube)的内部，其为 在图20B的21A-21A所截取的剖视图。图21B为相同视图但自前部和下部以 较小角度观察以提供适用的透视图(useful perspective)。图21A说明耦接 至轴2250b的角向驱动把手2270b，而轴2250b由耦接器(coupler)2255b耦 接至螺纹轴2260b。螺纹轴2260b驱动螺母2702b和螺母延伸部分2704b，螺 母2702b和螺母延伸部分2704b由包括弹簧2710b的构件顺应地耦接至输送 架耦接器2730b和因此耦接至输送架板2250b。因此，其为与在第二实施例 中所描述结构相同的结构。不同之处在于，在本实施例中，轴2250b由附着 至后管2209的内面的轴承2632b和2633b来支撑，而不是由附着至支架侧壁 的轴台或轴承来支撑。滑轮2635b附着至轴2250b且用于由适当皮带(未图示) 耦接轴2250b与臂2290a内的类似轴。
在臂2290a中的输送架总成2751a与前面的相同；除了侧部支撑物2740a 不包括翻滚驱动臂(诸如包括于侧部支撑物2240b内部的翻滚驱动臂2742)。 因此负载可以类似于前面两个实施例的方式而附着于侧部支撑物2740a与 2740b之间。两个轴2250a(未图示)和2250b与一皮带(未图示)耦接，该皮带 经布置为8字形使得任一轴2250a或2250b由角向驱动把手2270a或2270b 的旋转而分别造成另一轴在相反方向的旋转，藉此造成输送架板2780a和 2780b在相反方向线性移动。由于支架后部2209是直的并与侧部2290a和 2290b成直角，因此两个滑轮之间的路径是直的并平行于支架后部2209。因 此，与在前面的两个实施例不同，既不需要也不包括用以引导皮带的另一空 转的滑轮。
现将描述顺应的翻滚驱动机构。首先，参看图21B，特定而言，线性轨 2470附着至支架臂2470的底部。角杆2410由角撑2405而耦接至输送架板 2450b，角撑(corner brace)2405被旋至位于输送架板2750的下缘上的切削 出的凹部。因此，在输送架板2750b线性移动时，角杆2750线性移动。一翻 滚驱动把手2280附着至轴2450，轴2450由轴承和轴承座2452a和2452b而 耦接至支架臂2290b的底部。轴2450亦由轴承和轴承座2454和2456a而耦 接至角杆2410。轴2450可相对于轴承2452a和2452b而自由旋转并沿着其 轴线线性移动。然而，由适当的固定夹等(其可位于轴承2456a)将轴2450约 束为仅相对于轴承2454和2456a旋转(例如，由关于第一实施例约束一轴250b 所述的相同技术)。因此，轴2450不可相对于角杆2410而沿着其轴线线性移 动。
轴2450由可挠性耦接器2460而耦接至螺纹导螺杆(threaded lead screw)2430。前述轴承2456a和轴承2462b(其亦支撑导螺杆2430的近端)皆 支撑着耦接器2460。螺纹导螺杆2430经定向使得其有效地平行于线性轨 2470。导螺杆2430还啮合滑环2480(其在下文更详细地描述)以便在导螺杆 2430旋转时，滑环2420沿着轨2470而移动。松紧螺旋扣2415将滑环2420 耦接至翻滚驱动臂2742使得在滑环2420移动时，侧部支撑物2470绕阶梯轴 2510b和2510a所界定的轴线2201而旋转，造成所附着的负载绕翻滚轴线 2201旋转，如在前面两个实施例中所述。松紧螺旋扣2415包括端部2146a 和2416b，其被拧到中心轴(central shaft)上。因此，由旋转与该等端部固 定在一起的中心轴，可根据具体情形的需要来调整一松紧螺旋扣2415的长 度。另外，滑环2420包括多个替代连接点2421，其中松紧螺旋扣端部2416a 可经连接以提供相对的总量调整(gross adjustment)。松紧螺旋扣端部较佳 地包括球面轴承，附着螺钉2417和2743穿过球面轴承分别紧固到滑环2420 和翻滚驱动臂2742；其在负载绕角向轴线旋转时提供松紧螺旋扣2415相对 于臂2290的角度的必要运动自由度。
参看图22至图25A，现将更详细地讨论滑环2420的结构和功能和其与 线性轨2470的关系。图22是翻滚总成2500的透视图，翻滚总成2500包括 先前所描述的把手2280、轴2450、可挠性耦接器2460、滑环2420、线性轨 2470、导螺杆2430、轴承2452a、2454、2452b、2456a、2456b和2458以及 角杆2410。
参看图22A，其提供包括于图22的圆A中的区域的放大图，滑环2420 包括滑环模块2424、端板2422a和2422b(在图中仅可看到端板2422b)、螺 纹松紧螺旋扣附着孔2421和线性轴承2425a和2425b。线性轴承2425a和 2425b接合着线性轨2470，线性轨2470附着至支架侧2290b。导螺杆2430 穿过滑环2420。滑环2420经固持使得其并不接触角杆2410。
图23提供滑环模块2424的透视图。其包括用于接纳线性轴承2425a和 2425b的凹槽2510和螺钉隙孔2511。圆柱形孔(Cylindrical hole)2515延 伸模块2424的全长并且在两端敞开。在孔2512的底部是键凹槽2518，其亦 延伸于模块2424的全长。对于每个螺钉隙孔2511，存在相应的同轴的较大 直径的加工孔(tooling hole)2512。加工孔允许螺钉隙孔2511在圆柱开口 2515内埋头(counter-bored)并且也允许线性轴承固定螺钉插入并且其螺钉 头部挨靠(nestle)在埋头孔内。
图24提供圆柱形螺母2520的透视图，圆柱形螺母2520包括螺纹通孔 2525和键槽2522。在模块2424中的圆柱形孔2515的大小适于接纳螺母2520 并且允许螺母2520于其内进行相对较小的摩擦滑动。螺纹通孔2525带有螺 纹以接纳导螺杆2430。
图25是与图22所提供的翻滚总成2500相同的透视图，除了滑环模块 2424的某些部分被切除。图25A的详细视图提供滑环2420内部的放大图。 参看图23至图25A，键2524被插入至圆柱形螺母2520的槽2522内且该组 合被插入至翻滚模块2424的圆柱形孔2515内，其中键2524被装配到凹槽 2518内。因此防止螺母2520在模块2524内旋转，但是其能够自由地进行线 性滑动。压缩弹簧2530a装配于端板2422a与螺母2520之间。同样，压缩弹 簧2530b装配于端板2422b与螺母2520之间。在端板2422a和2422b安装至 模块2424上并用螺钉固定至模块2424的情况下，两个弹簧2530a和2530b 被压缩且提供偏压总成。两个端板2422a和2422b分别包括孔2423a和2423b， 孔2423a和2423b的位置和大小允许导螺杆2430自由通过。因此，导螺杆 2430穿过端板2422a和压缩弹簧2530a，拧入到螺母2520内且之后穿过压缩 弹簧2530b且最后穿过端板2422b。
因此，一翻滚驱动把手2480的旋转造成轴2450和导螺杆2430的相对应 的旋转。防止螺母2520在模块2424中旋转且由于模块2424由线性轴承2425a 和2425b的耦接而防止模块2424旋转。因此，螺母2520沿着导螺杆2430而 线性移动。在促动螺母2520线性移动时，经由弹簧2530a和2530b和各别的 端板2422a和2422b中的任一者将力转移至并且施加于滑环模块2424上。因 此，驱动把手2480的旋转造成滑环2420沿着导螺杆2430线性行进，其中线 性轨2470提供支撑、辅助引导和防止旋转。(当然，可容易地用另一种类型 的致动器来替换一驱动把手2480以提供自动化和/或遥控)。如前面所述，滑 环2420的线性运动由松紧螺旋扣2417和翻滚驱动臂2742而耦接至侧部支撑 物2740b，从而造成所支撑的负载绕翻滚轴线2201旋转。
压缩弹簧2530a和2530b向负载的翻滚运动提供弹性顺应性。特定而言， 结合于导螺杆2430和螺母2520中的螺纹使得该机构不可后(back)驱动。因 此，作用于负载上从而造成负载绕翻滚轴线旋转的力将造成负载旋转至弹簧 2530a和2530a中的一者的进一步压缩和另一者的延长所允许的程度。螺母 2520和键2524可在模块2424内容易地线性移动的事实使之更为便利。因此， 负载可由外力而翻滚，其为顺应性的。另外，当移除力时，弹簧2530a和2530b 将施加力，该力企图将负载移动返回至其初始位置，其为弹性的。
可见若在本实施例中由旋转角向驱动把手2270a或2270b或由施加外力 来进行角向调整，则输送架板2750b将线性地移动。由于输送架板2750b由 角撑2405而附着至翻滚机构2500且由轴承2452a和2452b和线性轴承2530a 和2530b而滑动地附着至支架臂2290b，因此，翻滚机构2500将随着输送架 板2750b而线性地移动，以维持滑环2420与翻滚驱动臂2742之间的关系。 因此，角向运动将不会改变或影响负载相对于翻滚轴线2201的方位。如同前 两个实施例，翻滚运动和角向运动是独立的、顺应性的、弹性的且每一者可 由单个致动器来控制。
考虑到前述替代实施例200、1200和2200，显而易见取自实施例中的两 个实施例或全部三个实施例的选定特点或方面的组合可经组合以形成本发明 的其它实施例。同样，可独立于彼此或者结合其它操作器系统来利用各种特 征。举例而言，角向运动和顺应性总成可独立于翻滚运动和顺应性总成来使 用且反之亦然。
参看图26至图29D，将描述本发明的替代实施例，在本发明的此实施例 中，示出系统100具有用于支撑“缆线”或“缆线总成”(其耦接至测试头110) 的系绳(tether)。如图26所示，缆线2612、2617、2622可自测试箱体(test cabinet)190延伸至测试头110。(应注意的是，出于简化原因，缆线并未包 括于图1A和图1B的系统图式中，但关于本发明的其它方面提供该等缆线)。 当提到“缆线”或“缆线总成”时，此指耦接至测试头110的任何类型的细长部 件。其可包括(例如)电缆(electrical cable)、空气导管(air conduit)、引 水管(water conduit)等。举例而言，在图26中的“缆线”包括可挠性导气管 (flexible air duct)2612、冷却液管道(coolant tubing)2612和电力布线 (electrical wiring)2622。需要以某种方式支撑彼等缆线。还需要在测试头 110移动而经历其运动包络线(如本文和先前所提到的共同待决的PCT专利申 请案所述)时，缆线支撑物亦以一定方式移动以便维持缆线在一定方位，该方 位使其对于将要由外力顺应地移动(例如在对接时)的测试头的性能的影响最 小。
在图26中，由系绳2615支撑冷却液管(liquid coolant tube)2617，由 系绳2610支撑导气管(air duct)2612且由系绳2620支撑电力布线电缆 (electrical wiring cable)2622。提供吊索(sling)2640以将导气管2612 耦接至系绳2610。系绳2610、2615和2620自吊杆(boom)1650延伸，吊杆 1650由旋体联轴节2640可旋转地耦接至柱130的顶部。因此，吊杆1650可 绕穿过柱130的垂直轴线枢转。因此，在测试头110移动而经历其运动包络 线(参见先前所提到的共同待决的PCT专利申请案关于此等运动的描述)时， 吊杆1650可随着其旋转以便维持缆线支撑点与测试头之间近乎恒定的距离。
然而，吊杆1650的旋转不足以进行有效的缆线控制。还需要向缆线支撑 点提供垂直运动。已发现所需要的(desirable)垂直缆线支撑物运动的量和方 向取决于许多因素，包括缆线自身的大小和弹性，日间操纵(day-to-day operation)所需的运动、将要对接到的外围的位置和其它具体位点因素(site specific factor)。在某些情况下需要缆线支撑点在与测试头相同的方向移 动。在其它情况下，发现在与测试头相反的方向移动缆线支撑物是有利的， 因为此倾向于保持缆线为直的。在任一情况下，可能有需要缆线支撑点移动 与测试头相同距离的状况。在其它状况下，可能需要缆线支撑点移动测试头 所移动的距离的一部分。虽然在图26中的系统100示出了三根缆线和三个支 撑物，但可能需要将两个或两个以上的缆线实体捆扎为单个缆线实体。举例 而言，冷却剂管2617和导气管2612可能被捆扎在一起成单个实体。对于给 定的测试系统等级(class of test system)，在一个使用者位点(site)与下 一个使用者位点，该捆扎可有所不同。因此需要一种提供具有可变支撑物的 灵活性的系统。如将要描述的情形，本发明使得操作器系统100能够适于该 等不同的情形要求。
在如图26所说明的本发明的示范性实施例中，系绳2615、2610和2620 经导引(route)穿过适当开口向上至吊杆1650内，在吊杆1650内与滑轮相遇， 滑轮沿着吊杆1650将其导向至旋体联轴节2640。然后将其向下导向至柱130 内，在柱130内其可在此以各种方式进一步受导引而终止以产生不同的效果。
图27提供第一示范性实施例的示意说明。三条缆线(未必与图26中的彼 等缆线相同)2616、2611和2621分别由系绳2615、2610和2620支撑。系绳 2615、2610和2620完全穿过(pass thorough)在吊杆1650底部中的各别的 开口2619、2614和2624并且然后接合各别的滑轮2618、2613和2623。因 此，系绳2615、2610和2620沿着吊杆1650基本上水平导向至柱130。系绳 2615、2610和2620之后分别接合各滑轮2631、2632和2633，滑轮2631、 2632和2633向下导向系绳2615、2610和2620且穿过吊杆1650底部中的开 口2641，穿过旋体联轴节2640且之后穿过柱130顶部中的开口2642。由于 滑轮2631、2632和2633近似位于旋体联轴节2640的正上方，因此吊杆1650 可绕旋体联轴节2640枢转大约90度或更多而没有来自系绳2615、2610和 2620的过度阻力且不会不利地影响系绳2615、2610和2620。
刚描述和在图27中所描绘的布置允许个别地处理系绳中的每一者。每个 系绳可实施不同的运动策略。举例而言，系绳2615可向上移动缆线2616而 系绳2610可向下移动缆线2611。作为另一实例，两个系绳可经组态以在相 同的方向但以不同的速度移动。而且存在多种材料来制造系绳，包括纤维绳 (fibrous rope)、钢索(wire cable)、单层编织条带(flat-woven strap)等。 每种缆线通常需要特定的滑轮风格以用于最佳操纵。因此，若一应用需要两 种不同材料的系绳，则可进行调节，因为每个系绳被分配其自己独特的滑轮 组。
然而，可能存在由使所有系绳以相同方式表现(behave)来满足要求的情 形。在该等情况下，可简化吊杆设备。提供图28以示意性地说明另一示范性 实施例，其中所有系绳以相同的方式操纵。与图27相比，图28有一个显著 不同。因为所有三条系绳2615、2610和2620一致地移动，因此其均能够分 享共用滑轮2630以实现其自吊杆1650至柱130内的转动。因此，用单个滑 轮2630来替换图28的三个滑轮2631、2632和2633。若系绳2615、2610和 2620由具有圆形截面的材料(诸如绳)制成，则滑轮2630可为允许系绳2615、 2610和2620并排跨骑(ride it side-by-side)的一种风格(可能每一者具有 其自己的凹槽来防止有害的重叠跨骑(over ride))。然而，在此示范性实施 例的较佳形式中，系绳2615、2610和2620由单层编织条带制成。在此情况 下，滑轮2630可具有平滑表面且系绳2615、2610和2620可一个在另一个上 而堆叠地围绕滑轮2630。若滑轮2630的直径与条带的厚度相比而言相对较 大，则邻近条带之间的任何滑移将是最小的。
虽然迄今已考虑了包括三条系绳的示范性系统，但是显然可容纳任何实 际数目的系绳，例如自仅一条至多达四条或五条。因此，系统可经设计和制 造使得其可适于根据应用和非先前已知(not known a priori)的情况所需来 保持(handle)任何合理数目的系绳。
参看图29A、图29B、29C和图29D，将描述系绳在柱130内的导引和终 止的可选方式。图29A、图29B、图29C和图29D提供基于在上文所提到的共 同待决的PCT专利申请案中所述的操作器的示意说明，然而本发明并不限于 此情形且本文所述的缆线保持系统可用于各种类型的操作器，包括下文所述 的气动系统或平衡系统中，例如，如在美国专利第4,527,942号和第 6,396,257号和共同待决的专利申请案第61/037,065号中所述的系统，前述 专利和申请案以引用的方式结合到本文中。
因此，在图29A、29B、29C和29D中，测试头110经耦接至臂单元140， 臂单元140可沿着柱130的外部垂直地移动。气压缸4010包括活塞4012， 活塞4012连接至活塞杆4014。提升输送架(Lift carriage)4020包括滑轮 4025且由活塞杆4014支撑。一支撑缆线或条带4030固定至相对于柱130的 固定点，在滑轮4025上导引并且向下以支撑臂单元140和测试头110。因此， 由向缸4010添加空气或自缸4010释放空气所实现的活塞4012的垂直移动造 成测试头110的垂直运动。而且，由维持缸4010内的适当气压，测试头110 可关于垂直运动保持实质上失重或顺应的状态。本领域技术人员将认识到测 试头110将以一提升输送架4020速度的两倍速度而移动。换言之，测试头 110经历某些距离的运动对应于该提升输送架4020经历该距离的一半距离的 运动。
又，在所有图29A、图29B、图29C和29D中，示范性缆线3611由示范 性吊索(sling)3640来支撑，而吊索3640由示范性系绳3610来支撑。示范 性系绳3610自吊索3640向上延伸至吊杆1650内；其然后绕滑轮3613和3630 且下降至柱130内。在图29A中，系绳3610直接至该提升输送架4020上终 止。因此，在提升输送架4020上移时，吊索3640和缆线3611下移且反之亦 然。又，吊索3620和缆线3611移动的距离与提升输送架4020移动的距离相 同。由于提升输送架4020移动测试头110所移动的距离的一半距离，因此缆 线3611亦移动测试头110所移动距离的一半距离。因此，图29A所说明的组 态提供一系绳，其将缆线移动测试头所移动距离的一半距离但在相反方向移 动。
图29B说明一示范性实施例，其中系绳3610在提升输送架4020下方导 引，绕滑轮4050传递180度且最后在该提升输送架4020上终止。在图29B 中，吊索3640和缆线3611在与提升输送架4020相同的方向中移动。此是因 为当系绳3610终止于提升输送架4020时，与图29A相比，系绳3610的方向 反转。如在图29A中，吊索3640和缆线3611移动测试头110所移动距离的 一半距离。因此，图29B所说明的组态提供一系绳，其将缆线移动测试头所 移动的距离的一半距离并且在相同方向移动。
在图29C和图29D中，系绳附着托座(tether attachment bracket)4140 添加至臂单元140。附着托座4140在柱130内延伸使得系绳3610可附着至 其上。因此，在图29C中，系绳3610直接附着至附着托座4140上，使得吊 索3640和缆线3611将移动与臂单元140和测试头110相同的距离但在相反 的方向移动。在图29D中，在系绳3610附着至附着托座4140之前，系绳3610 的方向反转。因此，在此情况下，吊索3640和缆线3611将移动与臂单元140 和测试头110相同的距离且在相同的方向移动。因此，图29C所说明的组态 提供一系绳，其将缆线移动与测试头移动的距离相同距离但是在相反方向移 动。又，图29D所说明的组态提供一系绳，其将缆线移动与测试头移动的距 离相同的距离且在相同方向移动。
当然，在图29A至图29D的示范性实施例中所说明的概念可应用于一个 系统内的任何合理数目的系绳。在具有独立系绳的系统(如关于图27所述) 中，每个各别的系绳可在柱130内具有独特的导引和终止使得每个系绳的特 征可相对应地彼此不同。另外，多个系绳和不同的可能系绳的行为的概念并 不限于在示范性实施例中所用类型的操作器。由结合各种滑轮和机械有利的 装置，其可容易地适于其它气动操作器以及平衡且“硬驱动”的操作器。另外， 本发明并不限于所展现的可能性。通过结合各种机械有利的装置(诸如滚珠螺 钉、塔轮、多部件滑车等)，存在无限多的可选方式来提供缆线支撑运动，其 在与测试头相同方向或相反方向以及以与测试头的速度和距离相同，为之数 倍，或者为之一部分的速度和距离行进。
参看图30至图33E，示出并描述了用于平衡操作器系统 (counterbalanced manipulator system)的类似的缆线保持总成。参看图30 至图32，系绳8610和8615配备有适当的耦接装置(coupling gear)8611和 8616(诸如吊索或松紧绳)以支撑耦接至测试头的电力布线电缆和冷却剂管道 或管子。系绳8610和8615自吊杆7650延伸，吊杆7650由旋体联轴节8640 可旋转地耦接至柱130的顶部。因此，吊杆7650可绕穿过柱130延伸的垂直 轴线而枢转。因此，在测试头移动而经历运动包络线时，吊杆7650可随着其 旋转以便维持缆线支撑点与测试头之间近乎恒定的距离。
在图30至图32中所示出的本示范性实施例提供两条系绳8610和8615 作为支撑物。系绳8610和8615经导引穿过适当开口向上至吊杆7650内，在 吊杆7650内其与滑轮相遇，滑轮沿着吊杆7650将其朝向旋体联轴节8640而 导向。然后将系绳8610和8615向下导向至柱130内，在柱130内其经导引 和终止以产生所要的运动效果。
图32提供上述情形的示意说明。两个缆线实体8611和8616分别由系绳 8610和8615来支撑。系绳8610和8615穿过吊杆7650底部中各别的开口8614 和8619并且然后接合各别的滑轮8613和8618。因此，系绳8610和8615沿 着吊杆7650大体上水平导向至柱130。在本示范性实施例中，可由使两个系 绳以相同方式的表现来满足需要。因此，两个系绳8610和8615一致地移动； 且二者同时接合单个滑轮8630，滑轮8630将其向下导向穿过旋体联轴节8640 至柱130内。由于滑轮8630近似位于旋体联轴节8640的正上方，因此吊杆 7650可绕旋体联轴节8640枢转大约90度或更多而不会有来自系绳8610和 8615的过度阻力(undue resistance)且不会不利地影响系绳8610和8615。
若系绳8610和8615由具有圆形截面的材料制成(诸如绳索)，则滑轮8630 可为允许系绳8610和8615并排跨骑的一种风格(可能每一者具有其自己的凹 槽来防止有害的重叠跨骑)。然而，在此示范性实施例的较佳形式中，系绳 8610和8615由单层编织条带制成。在此情况下，滑轮8630可具有平滑表面 且系绳8610和8615可一个在另一个上堆叠地围绕滑轮8630。若滑轮8630 的直径与条带的厚度相比而言相对较大，则相邻条带之间的任何滑移将是最 小的。
虽然迄今在本文中描述和说明了两条系绳，但可以容纳任何数目的系绳， 例如自仅一条至多达四条或四条以上。因此，系统可经设计和制造使得其可 适于根据应用和非先前已知的情况所需来保持任何合理数目的系绳。在图30 中，例如，示出了多个滑轮安装点7652，其允许可变数目的滑轮和滑轮位置， 使得该系统适于不同的情形和变化的需要。
在图31中，其为柱130的详细的后视图，且移除了后门，可见系绳8610 和8615向下导向且被紧固至有眼螺栓(eyebolt)，有眼螺栓附着至配重总成 1500的上表面。因此，测试头负载、配重和系绳将作为一个单元而垂直地移 动。在图33A中示意性地说明了单一系绳(即，系绳8610)的情形。
在图33A中，负载110由垂直输送架140来支撑，垂直输送架140可沿 着柱130垂直地移动。可见，在负载110向上移动时，配重1500向下移动且 反之亦然。所说明的缆线实体由系绳8610来支撑。系绳8610在吊杆7650内 在滑轮8623和8630上传递且最终附着至配重1500。因此，例如，在负载110 向上移动距离X时，配重1500向下移动同样的距离X，造成缆线实体升高了 距离X。因此，此布置造成缆线支撑物根据需要在与测试头相同的方向移动 且移动相同的距离。
在图33B所说明的实施例中，系绳8610绕另一滑轮传递且附着至配重 1500的下表面上。因此，此布置造成缆线支撑物移动与测试头相同的距离但 在相反的方向移动。
在图33C所说明的实施例中，系绳8610围绕吊杆7650与配重1500的上 表面之间的附加滑轮8625和8627而传递。两个附加滑轮8625和8627提供 三重(three fold)机械优势。因此，此布置造成缆线支撑物在与测试头相同 的方向移动且移动了测试头所移动的三倍距离。
在图33D所说明的实施例中，系绳8610围绕在吊杆7650与缆线实体之 间的附加滑轮8629而传递。系绳8610亦连接至配重1500的下表面。因此， 此布置造成缆线支撑物移动了测试头所移动距离的一半距离且在相反的方向 移动。
在图33E所说明的实施例中，系绳8610围绕在吊杆7650与配重1500的 上表面之间的附加滑轮8625和8625和吊杆7650与缆线实体之间的附加滑轮 8629而传递。因此，此布置造成缆线支撑物在与测试头移动相同的方向移动 且移动了测试头所移动的距离的一半。此等布置仅出于说明目的。可利用滑 轮和系绳的各种组态以获得负载移动与缆线移动之间的所要关系。
虽然已经在本文中示出并描述了本发明的示范性实施例，但应了解仅以 实例的方式提供此等实施例。在不偏离本发明的精神和范畴的情况下，可以 对本发明做出许多变型、改变和替代。
因此，预期所附申请权利要求涵盖属于本发明的精神和范畴内的所有该 等变型。